Polyethylenterephthalat (PET) ist ein wichtiger thermoplastischer Polyester mit einer jährlichen globalen Produktionsmenge von über 70 Millionen Tonnen und findet breite Anwendung in Lebensmittelverpackungen, Textilien und anderen Bereichen. Trotz dieser enormen Produktionsmenge werden jedoch rund 80 % der PET-Abfälle unsachgemäß entsorgt oder deponiert, was zu schwerwiegender Umweltverschmutzung und der Verschwendung erheblicher Kohlenstoffressourcen führt. Die Frage, wie PET-Abfälle recycelt werden können, ist daher zu einer zentralen Herausforderung geworden, die bahnbrechende Lösungen für eine globale nachhaltige Entwicklung erfordert.
Unter den bestehenden Recyclingtechnologien hat die Photoreformierung aufgrund ihrer umweltfreundlichen und schonenden Eigenschaften große Aufmerksamkeit erregt. Dieses Verfahren nutzt saubere, schadstofffreie Solarenergie als Antriebskraft und erzeugt unter Umgebungsbedingungen aktive Redoxspezies in situ, um die Umwandlung und Wertsteigerung von Kunststoffabfällen zu ermöglichen. Die Produkte aktueller Photoreformierungsprozesse beschränken sich jedoch größtenteils auf einfache sauerstoffhaltige Verbindungen wie Ameisensäure und Glykolsäure.
Kürzlich schlug ein Forschungsteam des Zentrums für Photochemische Umwandlung und Synthese eines Instituts in China vor, PET-Abfälle und Ammoniak als Kohlenstoff- bzw. Stickstoffquellen für die Formamidherstellung mittels einer photokatalytischen CN-Kupplungsreaktion zu nutzen. Zu diesem Zweck entwickelten die Forscher einen Pt₁Au/TiO₂-Photokatalysator. In diesem Katalysator fangen einzelne Pt-Atome selektiv photogenerierte Elektronen ein, während Au-Nanopartikel photogenerierte Löcher binden. Dies verbessert die Trennung und den Transport der photogenerierten Elektron-Loch-Paare signifikant und steigert somit die photokatalytische Aktivität. Die Formamidproduktionsrate erreichte etwa 7,1 mmol gKat⁻¹ h⁻¹. Experimente wie In-situ-Infrarotspektroskopie und Elektronenspinresonanz zeigten einen radikalvermittelten Reaktionsweg: Photogenerierte Löcher oxidieren gleichzeitig Ethylenglykol und Ammoniak, wodurch Aldehyd-Zwischenprodukte und Aminoradikale (·NH₂) entstehen, die durch CN-Kupplung schließlich Formamid bilden. Diese Arbeit leistet Pionierarbeit auf dem Weg zu einer hochwertigen Verwertung von Kunststoffabfällen und erweitert damit das Spektrum der PET-Veredelungsprodukte. Sie bietet außerdem eine umweltfreundlichere, wirtschaftlichere und vielversprechende Synthesestrategie für die Herstellung wichtiger stickstoffhaltiger Verbindungen wie Pharmazeutika und Pestizide.
Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ unter dem Titel „Photocatalytic Formamide Synthesis from Plastic Waste and Ammonia via CN Bond Construction Under Mild Conditions“ veröffentlicht. Die Forschung wurde unter anderem von der National Natural Science Foundation of China, dem Joint Laboratory Fund for Novel Materials der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Hongkong gefördert.
Veröffentlichungsdatum: 26. September 2025